MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  opnnei Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem opnnei 23168
Description: A set is open iff it is a neighborhood of all of its points. (Contributed by Jeff Hankins, 15-Sep-2009.)
Assertion
Ref Expression
opnnei (𝐽 ∈ Top → (𝑆𝐽 ↔ ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐽   𝑥,𝑆

Proof of Theorem opnnei
StepHypRef Expression
1 0opn 22952 . . . . 5 (𝐽 ∈ Top → ∅ ∈ 𝐽)
21adantr 484 . . . 4 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 = ∅) → ∅ ∈ 𝐽)
3 eleq1 2849 . . . . 5 (𝑆 = ∅ → (𝑆𝐽 ↔ ∅ ∈ 𝐽))
43adantl 485 . . . 4 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 = ∅) → (𝑆𝐽 ↔ ∅ ∈ 𝐽))
52, 4mpbird 259 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 = ∅) → 𝑆𝐽)
6 rzal 4445 . . . 4 (𝑆 = ∅ → ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}))
76adantl 485 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 = ∅) → ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}))
85, 72thd 267 . 2 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 = ∅) → (𝑆𝐽 ↔ ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
9 opnneip 23167 . . . . . . 7 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝐽𝑥𝑆) → 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}))
1093expia 1133 . . . . . 6 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝐽) → (𝑥𝑆𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
1110ralrimiv 3152 . . . . 5 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆𝐽) → ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}))
1211ex 416 . . . 4 (𝐽 ∈ Top → (𝑆𝐽 → ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
1312adantr 484 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ ¬ 𝑆 = ∅) → (𝑆𝐽 → ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
14 df-ne 2957 . . . . . 6 (𝑆 ≠ ∅ ↔ ¬ 𝑆 = ∅)
15 r19.2z 4450 . . . . . . 7 ((𝑆 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})) → ∃𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}))
1615ex 416 . . . . . 6 (𝑆 ≠ ∅ → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → ∃𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
1714, 16sylbir 237 . . . . 5 𝑆 = ∅ → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → ∃𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
18 eqid 2761 . . . . . . . 8 𝐽 = 𝐽
1918neii1 23154 . . . . . . 7 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})) → 𝑆 𝐽)
2019ex 416 . . . . . 6 (𝐽 ∈ Top → (𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → 𝑆 𝐽))
2120rexlimdvw 3167 . . . . 5 (𝐽 ∈ Top → (∃𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → 𝑆 𝐽))
2217, 21sylan9r 516 . . . 4 ((𝐽 ∈ Top ∧ ¬ 𝑆 = ∅) → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → 𝑆 𝐽))
2318ntrss2 23105 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → ((int‘𝐽)‘𝑆) ⊆ 𝑆)
2423adantr 484 . . . . . . . . . 10 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ ∀𝑥𝑆 {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)) → ((int‘𝐽)‘𝑆) ⊆ 𝑆)
25 vex 3457 . . . . . . . . . . . . 13 𝑥 ∈ V
2625snss 4740 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ((int‘𝐽)‘𝑆) ↔ {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆))
2726ralbii 3107 . . . . . . . . . . 11 (∀𝑥𝑆 𝑥 ∈ ((int‘𝐽)‘𝑆) ↔ ∀𝑥𝑆 {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆))
28 dfss3 3923 . . . . . . . . . . . 12 (𝑆 ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆) ↔ ∀𝑥𝑆 𝑥 ∈ ((int‘𝐽)‘𝑆))
2928bilanri 510 . . . . . . . . . . 11 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ ∀𝑥𝑆 𝑥 ∈ ((int‘𝐽)‘𝑆)) → 𝑆 ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆))
3027, 29sylan2br 604 . . . . . . . . . 10 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ ∀𝑥𝑆 {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)) → 𝑆 ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆))
3124, 30eqssd 3951 . . . . . . . . 9 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ ∀𝑥𝑆 {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)) → ((int‘𝐽)‘𝑆) = 𝑆)
3231ex 416 . . . . . . . 8 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → (∀𝑥𝑆 {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆) → ((int‘𝐽)‘𝑆) = 𝑆))
3325snss 4740 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥𝑆 ↔ {𝑥} ⊆ 𝑆)
34 sstr2 3941 . . . . . . . . . . . . . 14 ({𝑥} ⊆ 𝑆 → (𝑆 𝐽 → {𝑥} ⊆ 𝐽))
3534com12 32 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑆 𝐽 → ({𝑥} ⊆ 𝑆 → {𝑥} ⊆ 𝐽))
3635adantl 485 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → ({𝑥} ⊆ 𝑆 → {𝑥} ⊆ 𝐽))
3733, 36biimtrid 244 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → (𝑥𝑆 → {𝑥} ⊆ 𝐽))
3837imp 410 . . . . . . . . . 10 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ 𝑥𝑆) → {𝑥} ⊆ 𝐽)
3918neiint 23152 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐽 ∈ Top ∧ {𝑥} ⊆ 𝐽𝑆 𝐽) → (𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↔ {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)))
40393com23 1138 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽 ∧ {𝑥} ⊆ 𝐽) → (𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↔ {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)))
41403expa 1130 . . . . . . . . . 10 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ {𝑥} ⊆ 𝐽) → (𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↔ {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)))
4238, 41syldan 600 . . . . . . . . 9 (((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) ∧ 𝑥𝑆) → (𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↔ {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)))
4342ralbidva 3182 . . . . . . . 8 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) ↔ ∀𝑥𝑆 {𝑥} ⊆ ((int‘𝐽)‘𝑆)))
4418isopn3 23114 . . . . . . . 8 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → (𝑆𝐽 ↔ ((int‘𝐽)‘𝑆) = 𝑆))
4532, 43, 443imtr4d 296 . . . . . . 7 ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑆 𝐽) → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → 𝑆𝐽))
4645ex 416 . . . . . 6 (𝐽 ∈ Top → (𝑆 𝐽 → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → 𝑆𝐽)))
4746com23 86 . . . . 5 (𝐽 ∈ Top → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → (𝑆 𝐽𝑆𝐽)))
4847adantr 484 . . . 4 ((𝐽 ∈ Top ∧ ¬ 𝑆 = ∅) → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → (𝑆 𝐽𝑆𝐽)))
4922, 48mpdd 43 . . 3 ((𝐽 ∈ Top ∧ ¬ 𝑆 = ∅) → (∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥}) → 𝑆𝐽))
5013, 49impbid 214 . 2 ((𝐽 ∈ Top ∧ ¬ 𝑆 = ∅) → (𝑆𝐽 ↔ ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
518, 50pm2.61dan 822 1 (𝐽 ∈ Top → (𝑆𝐽 ↔ ∀𝑥𝑆 𝑆 ∈ ((nei‘𝐽)‘{𝑥})))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 208  wa 399   = wceq 1559  wcel 2141  wne 2956  wral 3075  wrex 3085  wss 3902  c0 4283  {csn 4579   cuni 4862  cfv 6516  Topctop 22941  intcnt 23065  neicnei 23145
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1814  ax-4 1828  ax-5 1929  ax-6 1986  ax-7 2027  ax-8 2143  ax-9 2151  ax-10 2174  ax-11 2190  ax-12 2211  ax-ext 2733  ax-rep 5224  ax-sep 5243  ax-nul 5253  ax-pow 5319  ax-pr 5387  ax-un 7713
This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 400  df-or 859  df-3an 1099  df-tru 1562  df-fal 1572  df-ex 1799  df-nf 1803  df-sb 2090  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-ral 3076  df-rex 3086  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3455  df-sbc 3743  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-nul 4284  df-if 4478  df-pw 4554  df-sn 4580  df-pr 4582  df-op 4586  df-uni 4863  df-iun 4948  df-br 5098  df-opab 5160  df-mpt 5179  df-id 5538  df-xp 5649  df-rel 5650  df-cnv 5651  df-co 5652  df-dm 5653  df-rn 5654  df-res 5655  df-ima 5656  df-iota 6472  df-fun 6518  df-fn 6519  df-f 6520  df-f1 6521  df-fo 6522  df-f1o 6523  df-fv 6524  df-top 22942  df-ntr 23068  df-nei 23146
This theorem is referenced by:  neiptopreu  23181  flimcf  24030
  Copyright terms: Public domain W3C validator